CN104166303B - 一种掩膜板和曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种掩膜板和曝光方法，涉及显示技术领域，使用该掩膜板能够形成多层结构。该掩膜板包括至少两个叠加的子掩膜板，每个所述子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有所述遮光图案在所述掩膜板上的垂直投影无交叠。

Description

一种掩膜板和曝光方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种掩膜板和曝光方法。

背景技术

在液晶显示器的制作过程中，需要经过多次构图工艺以形成各层结构。通常构图工艺包括在涂覆光刻胶、使用掩膜板遮盖、曝光、显影、刻蚀、剥离光刻胶等步骤。

具体地，掩膜板包括遮光图案和透光图案，示例性地，当构图工艺中基板上涂覆的光刻胶为正性光刻胶时，曝光过程中，掩膜板上的遮光图案遮挡住光线，使得遮光图案下方的光刻胶未被光线照射，光刻胶没有发生变性，在后续的显影过程中保留，掩膜板上的透光图案使得光线透过，进而照射到透光图案下方的光刻胶上，光刻胶变性，在显影过程中溶解。在后续的刻蚀工艺中，无光刻胶覆盖的膜层被刻蚀掉，光刻胶覆盖的膜层保留，最后剥离光刻胶，从而形成一层结构。

发明人发现，现有技术中，一张掩膜板上的遮光图案和透光图案固定，因此，使用一张掩膜板只能形成一层结构，进而使得在液晶显示器的制作过程中，需要使用的掩膜板的数量较多，从而使得液晶显示器的成本高、产能低、竞争力差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种掩膜板和曝光方法，使用该掩膜板能够形成多层结构。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种掩膜板，采用如下技术方案：

一种掩膜板包括至少两个叠加的子掩膜板，每个所述子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有所述遮光图案在所述掩膜板上的垂直投影无交叠。

所述掩膜板还包括透明的保护膜，所述保护膜位于所述子掩膜板靠近光源一侧。

所述子掩膜板还包括透明的衬底基板，所述遮光图案位于所述衬底基板上，所述遮光图案的材质为铬。

本发明实施例提供了一种掩膜板，该掩膜板包括至少两个叠加的子掩膜板，每个子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有遮光图案在掩膜板上的垂直投影无交叠，在一次构图工艺中，曝光光线聚焦于一个子掩膜板上，仅一个子掩膜板上的遮光图案遮光，由于曝光光线的衍射，从而使得曝光光线未聚焦的其他子掩膜板上的遮光图案下方有光线通过，从而使得在一次构图工艺中可以将一个子掩膜板上的遮光图案或者透光图案转移至基板上，形成一层结构，因此，经过多次构图工艺，在每次构图工艺中将曝光光线分别聚焦于不同的子掩膜板上，使用该掩膜板即可形成多层结构，降低了液晶显示器制作过程中掩膜板的使用数量，降低了成本，提高了产能，进而提高竞争力。

为了进一步解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种曝光方法，采用如下技术方案：

一种曝光方法包括：至少两个曝光过程，每个所述曝光过程包括：

在基板上形成光刻胶；

使用掩膜板遮盖形成有所述光刻胶的所述基板，所述掩膜板包括至少两个叠加的子掩膜板，每个所述子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有所述遮光图案在所述掩膜板上的垂直投影无交叠；

使曝光光线聚焦于一个所述子掩膜板上，对所述光刻胶进行曝光；

其中，在不同的所述曝光过程中，使所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上。

所述在不同的所述曝光过程中，使所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上，包括：

在不同的所述曝光过程中，所述曝光光线的波长相同，位于不同的所述子掩膜板上的所述遮光图案上方同一高度的聚光结构的焦距不同，不同的所述聚光结构使所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上。

所述在不同的所述曝光过程中，使所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上，包括：

在不同的所述曝光过程中，所述曝光光线的波长不同，位于不同的所述子掩膜板上的所述遮光图案上方同一高度的聚光结构的焦距相同，所述聚光结构使波长不同的所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上。

所述在不同的所述曝光过程中，使所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上，包括：

在不同的所述曝光过程中，所述曝光光线的波长相同，位于不同的所述子掩膜板上的所述遮光图案上方的聚光结构的焦距相同，不同的所述聚光结构距离所述掩膜板的距离不同，所述聚光结构使波长相同的所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上。

所述聚光结构为凸透镜。

本发明实施例提供了一种曝光方法，该曝光方法包括至少两个曝光过程，每个曝光过程包括：在基板上形成光刻胶；使用掩膜板遮盖形成有光刻胶的基板，掩膜板包括至少两个叠加的子掩膜板，每个子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有遮光图案在掩膜板上的垂直投影无交叠；使曝光光线聚焦于一个子掩膜板上，对光刻胶进行曝光，其中，曝光光线聚焦于一个子掩膜板上，仅一个子掩膜板上的遮光图案遮光，曝光光线未聚焦于其他子掩膜板上，由于曝光光线的衍射，从而使得其他子掩膜板上的遮光图案下方也有光线通过，从而使得在包括一个上述曝光过程的一次构图工艺中可以将一个子掩膜板上的遮光图案或者透光图案转移至基板上，形成一层结构，另外，由于不同的曝光过程中，曝光光线聚焦于不同的子掩膜板上，因此，经过多次构图工艺即可形成多层结构，降低了液晶显示器制作过程中掩膜板的使用数量，降低了成本，提高了产能，进而提高竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的第一种掩膜板的示意图；

图2为本发明实施例中的第一个曝光过程示意图；

图3为本发明实施例中的第二个曝光过程示意图；

图4为本发明实施例中的第二种掩膜板的示意图；

图5为本发明实施例中的曝光方法流程图。

附图标记说明：

1—第一子掩膜板；11—第一子掩膜板的遮光图案；12—第一子掩膜板的透光图案；

2—第一子掩膜板；21—第二子掩膜板的遮光图案；22—第二子掩膜板的透光图案；

3—保护膜；4—聚光结构；10—基板；

101—第一结构膜层；102—第一层光刻胶；103—第一结构；

104—第二结构膜层；105—第二层光刻胶；106—第二结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供了一种掩膜板，使用该掩膜板能够形成多层结构。

具体地，该掩膜板包括至少两个叠加的子掩膜板，每个子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有遮光图案在掩膜板上的垂直投影无交叠。示例性地，如图1所示，掩膜板包括两个上下设置的第一子掩膜板1和第二子掩膜板2，其中，第一子掩膜板1包括遮光图案11和透光图案12，第二子掩膜板2包括遮光图案21和透光图案22。

需要说明的是，上述“叠加”二字只是对多个子掩膜板的上下关系的限定，并未对其他特征进行限定，多个子掩膜板可以实际上相互独立，也可以为一个掩膜板虚拟划分出的多个子掩膜板，以便于对掩膜板的结构进行描述。

为了便于本领域技术人员理解，下面对使用该掩膜板如何形成多层结构进行详细描述。

以掩膜板包括第一子掩膜板1和第二子掩膜板2为例进行描述，其中，第一子掩膜板1上的遮光图案11或者透光图案12对应于包括第一结构的图形，用于在基板上形成包括第一结构的图形，第二子掩膜板2上的遮光图案21或者透光图案22对应于包括第二结构的图形，用于在基板上形成包括第二结构的图形。

具体地，如图2所示，首先，在基板10形成第一结构膜层101，在第一结构膜层101上涂覆第一层光刻胶102，示例性地，第一层光刻胶102为正性光刻胶(若无特别强调，本文中的所有光刻胶均为正性光刻胶)；其次，使用掩膜板遮盖，由于第一层光刻胶为正性光刻胶，因此，第一子掩膜板1上的遮光图案11即为包括第一结构103的图形；再次，将曝光光线聚焦于第一子掩膜板1上，第一子掩膜板1上的遮光图案11遮光，同时由于曝光光线的衍射，使得第二子掩膜板2上的遮光图案21下方有曝光光线通过，从而使得在曝光过程中，仅第一子掩膜板1上的遮光图案11下方的第一层光刻胶没有曝光，其他区域的第一层光刻胶均曝光；最后经过显影、刻蚀、剥离光刻胶等工艺后，在基板10上形成包括第一结构103的图形。

类似地，如图3所示，首先，在形成了包括第一结构103的图形的基板10上形成第二结构膜层104，在第二结构膜层104上涂覆第二层光刻胶105；其次，使用掩膜板遮盖，由于第二光刻胶为正性光刻胶，因此，第二子掩膜,2上的遮光图案21即为包括第二结构106的图形；再次，将曝光光线聚焦于第二子掩膜板2上，第二子掩膜板2上的遮光图案21遮光，同时由于曝光光线的衍射，使得第一子掩膜板1上的遮光图案11下方有曝光光线通过，从而使得在曝光过程中，仅第二子掩膜板2上的遮光图案21下方的第二层光刻胶没有曝光，其他区域的第二层光刻胶均曝光；最后经过显影、刻蚀、剥离光刻胶等工艺后，在基板10上形成包括第二结构106的图形。

需要说明的是，本发明实施例中未对第一结构103和第二结构106的具体内容进行限定，只要二者位于不同膜层且相互之间无交叠即可，其中，二者位于不同膜层包括二者所在的膜层中间间隔至少一个膜层。另外，本发明实施例为了便于描述仅以掩膜板包括两个子掩膜板为例，本领域技术人员基于本发明实施例的基础上在不付出创造性劳动的情况下可以想象到掩膜板也可以包括多个子掩膜板，本发明实施例不再进行赘述。另外，以上所述的第一层光刻胶102和第二层光刻胶105只是为了区分第一个曝光过程中使用的光刻胶和第二个曝光过程中使用的光刻胶，并不代表在这两次曝光过程的中间环节不使用光刻胶。

此外，如图4所示，掩膜板还包括透明的保护膜3，保护膜3位于子掩膜板靠近光源一侧。保护膜3用于防止在曝光过程中曝光机中的杂质或者颗粒等掉落在掩膜板上，进而对掩膜板造成污染和损坏。需要说明的是，当保护膜3上掉落有不透光的杂质或者颗粒时，由于整个曝光过程中，曝光光线均未聚焦于保护膜3上，因此，由于曝光光线的衍射，使得杂质或者颗粒下方仍然有曝光光线通过，因此，掉落在保护膜3上的不透光的杂质或者颗粒不会对掩膜板的使用造成影响。

进一步地，子掩膜板还包括透明的衬底基板，遮光图案位于衬底基板上，无遮光图案覆盖的衬底基板成为透光图案，遮光图案的材质为铬。

需要补充的是，由于当遮光图案的尺寸较小时，曝光光线发生衍射才会使得遮光图案下方有光线通过，进而使得位于遮光图案下方的光刻胶被曝光，因此，本发明实施例中的掩膜板仅适用于形成尺寸较小的结构。

本发明实施例提供了一种掩膜板，该掩膜板包括至少两个叠加的子掩膜板，每个子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有遮光图案在掩膜板上的垂直投影无交叠，在一次构图工艺中，曝光光线聚焦于一个子掩膜板上，仅一个子掩膜板上的遮光图案遮光，由于曝光光线的衍射，从而使得曝光光线未聚焦的其他子掩膜板上的遮光图案下方有光线通过，从而使得在一次构图工艺中可以将一个子掩膜板上的遮光图案或者透光图案转移至基板上，形成一层结构，因此，经过多次构图工艺，在每次构图工艺中将曝光光线分别聚焦于不同的子掩膜板上，使用该掩膜板即可形成多层结构，降低了液晶显示器制作过程中掩膜板的使用数量，降低了成本，提高了产能，进而提高竞争力。

实施例二

本发明实施例提供了一种曝光方法，该曝光方法包括至少两个曝光过程，每个曝光过程包括如图5所示的步骤：

步骤S501、在基板上形成光刻胶。

可以通过旋涂等方法在基板上形成光刻胶，需要说明的是，若光刻胶是用于在保护下方的膜层不被刻蚀，则在基板上形成光刻胶的之前先在基板上形成相应的膜层。

步骤S502、使用掩膜板遮盖形成有光刻胶的基板，掩膜板包括至少两个叠加的子掩膜板，每个子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有遮光图案在掩膜板上的垂直投影无交叠。

步骤S503、使曝光光线聚焦于一个子掩膜板上，对光刻胶进行曝光。

其中，在不同的曝光过程中，使曝光光线聚焦于不同的子掩膜板上。

需要说明的是，使用上述曝光方法形成的多层结构之间无交叠，而液晶显示器的阵列基板上存在多层结构，不同层结构之间可以有交叠，也可以无交叠，因此，本发明实施例提供的曝光方法包括至少两个上述曝光过程，以形成无交叠的多层结构，该曝光方法还包括其他曝光过程，以形成其他结构。

下面对包括上述曝光方法的构图工艺进行详细描述。以曝光方法包括两个上述曝光过程为例，其中，使用的掩膜板包括两个子掩膜板，为了便于区分，在以下描述中将两个子掩膜板称为第一子掩膜板1和第二子掩膜板2，其中第一子掩膜板1位于第二子掩膜板2上方，第一子掩膜板1上的遮光图案11对应于包括第一结构103的图形，用于在包括第一个曝光过程的构图工艺中形成包括第一结构103的图形，第二子掩膜板2上的遮光图案21对应于包括第二结构106的图形，用于在包括第二次曝光过程的构图工艺中形成包括第二结构106的图形。需要说明的是，为了便于描述，本发明实施例仅以曝光方法包括两个曝光过程为例，本领域技术人员基于本发明实施例的基础上在不付出创造性劳动的情况下可以想象到曝光方法也可以包括多个曝光过程，本发明实施例不再进行赘述。

具体地，如图2所示，包括第一个曝光过程的构图工艺具体如下：首先，在基,10形成第一结构膜层101，在第一结构膜层101上涂覆第一层光刻胶102；其次，使用掩膜板遮盖，由于第一层光刻胶102为正性光刻胶，因此，第一子掩膜板1上的遮光图案11即为包括第一结构103的图形；再次，将曝光光线聚焦于第一子掩膜,1上，第一子掩膜板1上的遮光图案11遮光，同时由于曝光光线的衍射，使得第二子掩膜板2上的遮光图案21下方有曝光光线通过，从而使得在第一个曝光过程中，仅第一子掩膜板1上的遮光图案11下方的第一层光刻胶102没有曝光，其他区域的第一层光刻胶102均曝光；最后经过显影、刻蚀、剥离光刻胶等工艺后，在基板10上形成包括第一结构103的图形。

类似地，如图3所示，包括第二次曝光过程的构图工艺如下：在形成了包括第一结构103的图形的基板上形成第二结构106时，首先，在形成了包括第一结,103的图形的基板10形成第二结构膜层104，在第二结构膜层104上涂覆第二层光刻胶105；其次，使用掩膜板遮盖，由于第二层光刻胶105为正性光刻胶，因此，第二子掩膜板2上的遮光图案21即为包括第二结构106的图形；再次，将曝光光线聚焦于第二子掩膜,2上，第二子掩膜板2上的遮光图案21遮光，同时由于曝光光线的衍射，使得第一子掩膜板1上的遮光图案11下方有曝光光线通过，从而使得在第二次曝光过程中，仅第二子掩膜板2上的遮光图案21下方的第二层光刻胶105没有曝光，其他区域的第二层光刻胶105均曝光；最后经过显影、刻蚀、剥离光刻胶等工艺后，在基板10上形成包括第二结构106的图形。

需要说明的是，以上所述的第一层光刻胶102和第二层光刻胶105只是为了区分第一个曝光过程中使用的光刻胶和第二次曝光过程中使用的光刻胶，并不代表在这两次曝光过程的中间环节不使用光刻胶。

进一步地，如图2和图3所示，本发明实施例中使用聚光结构4使曝光光线聚焦于不同的子掩膜板上，为了便于本领域技术人员理解，本发明实施例提供了三种具体方式，以使得在不同的曝光过程中，使曝光光线聚焦于不同的子掩膜板上。

具体地，第一种方式，在不同的曝光过程中，曝光光线的波长相同，位于不同的子掩膜板上的遮光图案上方同一高度的聚光结构4的焦距不同，不同的聚光结构4使曝光光线聚焦于不同的子掩膜板上。示例性地，以曝光方法包括两个曝光过程为例，其中，掩膜板包括第一子掩膜板1和第二子掩膜板2，相应地，在两个曝光过程中需要使用两个焦距不同的聚光结构4(为了便于区分，在以下描述中将两个焦距不同的聚光结构4称为第一个聚光结构和第二个聚光结构)，具体地，在第一个曝光过程中，第一个聚光结构位于第一子掩膜板1的遮光图案11上方，第一个聚光结构使曝光光线聚焦于第一子掩膜板1上，在第二个曝光过程中，第二个聚光结构位于第二子掩膜板2的遮光图案21上方，第二个聚光结构使曝光光线聚焦于第二子掩膜板2上。

第二种方式，在不同的曝光过程中，曝光光线的波长不同，位于不同的子掩膜板上的遮光图案上方同一高度的聚光结构4的焦距相同，聚光结构4使波长不同的曝光光线聚焦于不同的子掩膜板上。示例性地，以曝光方法包括两个曝光过程为例，掩膜板包括第一子掩膜板1和第二子掩膜板2，相应地，在两个曝光过程中需要使用两个焦距相同的聚光结构4，具体地，在第一个曝光过程中，曝光光线具有第一波长，聚光结构4位于第一子掩膜板1的遮光图案11上方，聚光结构4使具有第一波长的曝光光线聚焦于第一子掩膜板1上，在第二个曝光过程中，曝光光线具有第二波长，聚光结构位于第二子掩膜板2的遮光图案21上方，聚光结构使具有第二波长的曝光光线聚焦于第二子掩膜板2上。

第三种方式，在不同的曝光过程中，曝光光线的波长相同，位于不同的子掩膜板上的遮光图案上方的聚光结构4的焦距相同，不同的聚光结构4距离掩膜板的距离不同，聚光结构4使波长相同的曝光光线聚焦于不同的子掩膜板上。示例性地，以曝光方法包括两个曝光过程为例，掩膜板包括第一子掩膜板1和第二子掩膜板2，相应地，在两个曝光过程中需要使用两个焦距相同但距离掩膜板的距离不同的聚光结构4，具体地，在第一个曝光过程中，距离掩膜板较远的聚光结构4位于第一子掩膜板1的遮光图案11上方，该聚光结构4使曝光光线聚焦于第一子掩膜板1上，在第二个曝光过程中，距离掩膜板较近的聚光结构4位于第二子掩膜板2的遮光图案21上方，该聚光结构4使曝光光线聚焦于第二子掩膜板2上。

进一步地，如图2和图3所示，聚光结构4优选为凸透镜，凸透镜的球面半径不同，凸透镜的焦距不同。

需要补充的是，由于当遮光图案的尺寸较小时，曝光光线发生衍射才会使得遮光图案下方有光线通过，进而使得位于遮光图案下方的光刻胶被曝光，因此，本发明实施例中的曝光方法仅适用于形成尺寸较小的结构。

本发明实施例提供了一种曝光方法，该曝光方法包括至少两个曝光过程，每个曝光过程包括：在基板上形成光刻胶；使用掩膜板遮盖形成有光刻胶的基板，掩膜板包括至少两个叠加的子掩膜板，每个子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有遮光图案在掩膜板上的垂直投影无交叠；使曝光光线聚焦于一个子掩膜板上，对光刻胶进行曝光，其中，曝光光线聚焦于一个子掩膜板上，仅一个子掩膜板上的遮光图案遮光，由于曝光光线的衍射，从而使得曝光光线未聚焦的其他子掩膜板上的遮光图案下方有光线通过，从而使得在包括一个上述曝光过程的一次构图工艺中可以将一个子掩膜板上的遮光图案或者透光图案转移至基板上，形成一层结构，另外，由于不同的曝光过程中，曝光光线聚焦于不同的子掩膜板上，因此，经过多次构图工艺即可形成多层结构，降低了液晶显示器制作过程中掩膜板的使用数量，降低了成本，提高了产能，进而提高竞争力。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种掩膜板，其特征在于，包括至少两个叠加的子掩膜板，每个所述子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有所述遮光图案在所述掩膜板上的垂直投影无交叠；

所述掩膜板适用于形成所述遮光图案的尺寸较小的结构，使曝光光线发生衍射使得所述遮光图案下方有光线通过，进而使得位于所述遮光图案下方的光刻胶被曝光；

还包括透明的保护膜，所述保护膜位于所述子掩膜板靠近光源一侧。

2.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述子掩膜板还包括透明的衬底基板，所述遮光图案位于所述衬底基板上，所述遮光图案的材质为铬。

3.一种曝光方法，其特征在于，包括：至少两个曝光过程，每个所述曝光过程包括：

在基板上形成光刻胶；

使用掩膜板遮盖形成有所述光刻胶的所述基板，所述掩膜板包括至少两个叠加的子掩膜板，每个所述子掩膜板包括遮光图案和透光图案，所有所述遮光图案在所述掩膜板上的垂直投影无交叠；

使曝光光线聚焦于一个所述子掩膜板上，对所述光刻胶进行曝光；

其中，在不同的所述曝光过程中，使所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上；

所述掩膜板适用于形成所述遮光图案的尺寸较小的结构，使所述曝光光线发生衍射使得所述遮光图案下方有光线通过，进而使得位于所述遮光图案下方的光刻胶被曝光。

4.根据权利要求3所述的曝光方法，其特征在于，所述在不同的所述曝光过程中，使所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上，包括：

在不同的所述曝光过程中，所述曝光光线的波长相同，位于不同的所述子掩膜板上的所述遮光图案上方同一高度的聚光结构的焦距不同，不同的所述聚光结构使所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上。

5.根据权利要求3所述的曝光方法，其特征在于，所述在不同的所述曝光过程中，使所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上，包括：

在不同的所述曝光过程中，所述曝光光线的波长不同，位于不同的所述子掩膜板上的所述遮光图案上方同一高度的聚光结构的焦距相同，所述聚光结构使波长不同的所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上。

6.根据权利要求3所述的曝光方法，其特征在于，所述在不同的所述曝光过程中，使所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上，包括：

在不同的所述曝光过程中，所述曝光光线的波长相同，位于不同的所述子掩膜板上的所述遮光图案上方的聚光结构的焦距相同，不同的所述聚光结构距离所述掩膜板的距离不同，所述聚光结构使波长相同的所述曝光光线聚焦于不同的所述子掩膜板上。

7.根据权利要求4-6任一项所述的曝光方法，其特征在于，所述聚光结构为凸透镜。